những thành tựu trong biện pháp nông học trên thế giới và việt nam

những thành tựu trong biện pháp nông học trên thế giới và việt nam

Đề tài: Những thành tựu trong biện pháp nông học trên thế giới và Việt Nam

Giáo viên hướng dẫn: Th.sĩ Phạm Thị Hiếu

Sinh viên thực hiện:

Thành tựu trong việc sử dụng cây trồng biến đổi gen trên thế giới và

Việt Nam

I Khái niệm cây trồng biến đổi gen (CMO)

Qua nhiều nghìn năm, bằng

phương pháp chọn lọc kinh

điển và lại tạo, con người đã

tuyển chọn được nhiều giống

cây trồng với những đặc tính

nông học quý

Sự lai tạo kinh điển thực

chất là kết hợp gen (vật liệu

di truyền) của hai cá thể

Gen của mỗi cá thể được coi

là một hộp đen, trong đó

ngoài đặc tính mong muốn

đã biết, con chứa đặc tính

chưa biết, sự kết hợp các đặc

tính chưa biết sẽ không cho

phép dự đoán trước được đặc

tính giống lai mới

I Khái niệm cây trồng biến đổi gen (CMO)

Sinh vật biến đổi gen là những sinh vật chứa vật liệu di truyền (gen) đã bị thay đổi bằng kỹ thuật của công nghệ gen.

Công nghệ gen cho phép tách gen mang đặc tính mong muốn từ một cá thể sinh vật của giống này và chuyển gen

đó và vật liệu di truyền của cá thể sinh vật thuộc giống khác Các giống cây trồng tạo được bằng phương pháp chuyển gen như thế này được gọi là cây trồng biến đổi gen hay cây chuyển gen.

II Ý nghĩa và thực tiễn sử dụng cây trồng biến đổi gen

Theo Sharma et al.(2002), sự phát triển và sử dụng cây chuyển gen với tính kháng để phòng chống sâu hại sẽ giảm phun thuốc trừ sâu, làm tăng hoạt động của thiên địch và phòng chống tổng hợp được sâu hại thứ yếu Triển khai cây trồng chuyển gen kháng sâu đã liên quan tới sự giảm 1 triệu kg thuốc hóa học BVTV ở Hoa Kỳ năm 1999

so với 1998 (NSC, 2000).

Diện tích cây trồng chuyển gen trên thế giới theo tính trạng (triệu ha)

(nguồn: Clive James, 2004)

Diện tích cây chuyển gen chính được trồng năm 2002

Loại cây chuyển gen Diện tích (triệu

ha) Tỷ lệ (%)

Diện tích một số cây chuyển gen so với diện tích chung trên thế giới

(2002)

Loại cây

chuyển gen Diện tích chung (triệu ha) Diện tích trông cây

chuyển gen (triệu ha)

Tỷ lệ (%)

III Những thành tựu đạt được khi

áp dụng cây biến đổi gen trên thế

giới và Việt Nam

1. Những thành tựu quan trọng trong sự phát triển cửa

kỹ thuật chuyển gen ở thực vật:

2 Năm 1980: Lần đầu tiên thực hiện chuyển ADN ngoại

lai vào cây nhờ grobacterium.

3 Năm 1983: Tạo các marker chọn lọc như chỉ thị màu

sắc, chỉ thị kháng với kháng sinh Thiết kế lại plasmid Ti (loại bỏ gen gây khối u cài các gen mong muốn vào plasmid Ti).

4 Năm 1984: Thực hiện chuyển gen trực tiếp và gián tiếp

vào tế bào protoblast.

III Những thành tựu đạt được khi

áp dụng cây biến đổi gen trên thế

giới và Việt Nam

Năm 1985: Tạo các giống cây trồng kháng virus, đưa cây chuyển gen ra đồng ruộng.

Năm 1987: Chuyển gen kháng sâu bằng súng bắn gen.

Năm 1988: Tạo khoai tây chống nấm, cà chua chín chậm.

Năm 1990: Chuyển gen bất dục đực cho ngô vào phôi nuôi cấy vô tính.

Năm 1992: Chuyển gen cho lúa mì.

III Những thành tựu đạt được khi

áp dụng cây biến đổi gen trên thế

giới và Việt Nam

Năm 1994: Thương mại hóa cà chua chuyển gen Đây là sản phẩm chuyển gen đầu tiên được thương mại hóa.

Năm 1998: Toàn thế giới có 48 giống cây trồng chuyển gen được thương mại hóa.

Năm 1999: Chuyển gen tạo giống lúa có giá trị ding dưỡng và hàm lượng vitamin cao.

Các hướng chính trong tạo giống cây trồng chuyển gen

1 Chuyển gen kháng sâu:

2 Dựa trên cơ sở sử dụng thuốc trừ sâu vi sinh Bt

do vi khuẩn Bacillus thuringiensis tạo ra Vi

khuẩn này sản xuất ra các protein kết tinh rất

độc đối với ấu trùng của côn trùng nhưng không

gây độc đối với động vật có xương sống.

3 Năm 1987, các nhà khoa học nghiên cứu ở Bỉ

đã tách thành công gen mã hóa cho protein độc

tố (Bt toxin) này Các gen mã hóa độc tố này

nằm trên plasmid của vi khuẩn, được gọi là Cry,

gồm 6 nhóm:

 CryI diệt ấu trùng bộ cánh vẩy (lepidoptera).

 CryII diệt ấu trùng bộ cánh vẩy (lepidoptera) và

bộ hai cánh (Diptera).

 CryIII diệt ấu trùng bộ cánh cứng (coleoptera).

 CryIV diệt ấu trùng bộ hai cánh (Diptera).

 CryV diệt ấu trùng bộ cánh vẩy và bộ hai cánh

(Diptera).

 CryVI diệt tuyến trùng.

 Các gen này được tách ra, xác định trình tự, tiến

hành tổng hợp và thiết kế vào vector chuyển

gen, sau đó chuyển vào cây trồng như: bông,

ngô, đậu tương, lúa… Kết quả tạo ra hàng loạt

cây trồng kháng sâu

2 Chuyển gen kháng thuốc diệt cỏ:

3 Có nhiều loại thuốc diệt cỏ khác

nhau được sử dụng, trong đó phổ biến nhất là thuốc diệt cỏ glyphotsat Đây là thuốc có tác dụng diệt cỏ tốt, dễ tự phân hủy và

ít gây ô nhiễm môi trường Cơ chế diệt cỏ là thuốc kìm hãm sự hoạt động của một enzym EPSPS có chức năng chuyển hóa sản phẩm quang hợp thành axit Sikimic Axit sikimic không được tổng hợp sẽ làm rối loạn quá trình trao đổi chất của cỏ và làm cỏ chết.

4 Người ta đã tìm được gen mã hóa

EPSPS từ vi sinh vật và từ những cây chịu được thuốc diệt cỏ glyphosat, tiến hành tách gen và cải biến gen này và chuyển gen này vào cây trồng kết quả tạo ra cây trồng có hàm lượng enzym EPSPS cao và cây hoàn toàn chống chịu được với thuốc glyphosat.

3 Chuyển gen tạo cây

kháng vius gây bệnh:

 Virus thực vật gây hại nghiêm

trọng cho cây trồng và là loại bệnh không thể dùng thuốc thông thường để phong trừ được Do vậy việc tạo ra cây kháng virus là rất quan trọng.

 Có nhiều cách tạo cây kháng virus,

chuyển gen mã hóa protein vỏ của virus, chuyển gen tạo enzym phân giải virus hoặc chuyển gen có trình

tự đối bản với ARN virus Kĩ thuật chuyển gen mã hóa vỏ protein của virus thường được dùng phổ biến.

 Nhiều loại cây trồng được chuyển

gen tạo vỏ của nhiều loại virus nên

đã kháng được nhiều loại virus gây bệnh: đu đủ kháng virus gây bệnh đốm vòng(PRVS), cây thuốc là kháng với virus khảm dưa chuột(CMV), khoai tây kháng với virus X virus Y…

4 Chuyển gen tạo cây sản xuất protein động vật:

 Sản xuất protein động vật bằng phương pháp nuôi cấy

mô, tế bào động vật rất tốn kém, dễ bị lây nhiễm chính

vì lẽ đó các nhà khoa học đã tìm cánh giải trình tự của gen mã hóa cho protein động vật đó, thiết kế lại, sau đó chuyển các gen này vào thực vật, biến thực vật thành cở thể sản xuất protein động vật.

Ví dụ: chuyển gene tổng hợp lactoferrin có trong sữa người

vào lúa đã tạo ra được giống lúa có thể đạt hàm lượng tới 5 gam lactoferrin trong 1kg gạo và khá ổn định qua các thế hệ.

 Một hướng khác quan trọng là sản xuất “thực phẩm

chức năng” Điều đó có nghĩa là cần chuyển nhiều gene tổng hợp ra các protein có tác dụng như là các kháng nguyên vào các đối tượng cây trồng như rau, đậu, cây ăn quả Do vậy các cây này tạo ra các vacxin Nhờ đó ta có thể ăn rau, đâu, hoa quả của cây trồng được chuyển gene tạo vacxin này để thay thế cho việc tiêm vacxin phòng bệnh.

5 Chuyển gen thay đổi hàm lượng và chất lượng

các chất dinh dưỡng của cây:

 Đậu tương và ngô là thức ăn của người và gia súc Tuy

nhiên trong đậu tương và ngô có các protein chứa ít axít amin methionin Người ta đã nghiên cứu để chuyển gen

mã hóa cho protein chứa nhiều methionin vào đậu tương

và ngô Kết quả là các cây chuyển gen đã tăng loại protein giàu methionin len hơn 8% trong tổng số protein

có trong hạt.

Ví dụ: Tạo giống lúa có khả năng tổng hợp chất β-caroten caroten

( tiền thân của VTM A ) giải quyết vấn đề thiếu VTM A cho con người

6 Chuyển gen tạo giống hoa có nhiều

màu sắc mới:

 Màu sắc hoa, đặc biệt là hoa có những

màu xanh, nhung đen rất có giá trị

Trong mô của cánh hoa có chứa 3

 dẫn xuất của delphinidin có màu tía,

màu xanh và xanh den.

 Sự phối hợp của 3 nhóm antocyanin

này tạo ra phổ màu sắc hoa rất rộng Trên cơ sở biết các gen mã hóa cho các enzym tham gia vào biến đổi sắc tố Người ta đã chuyển gen mã hóa hoặc gen ức chế hoạt động của các enzym nhằm điều khiển hướng chuyển hóa sắc tố, từ đó tạo ra hoa có màu sắc

khác nhau.

 Kết quả nhiều màu sắc mới của hoa đã

được tạo ra nhờ tách chiết các gen chiu tránh nhiệm tổng hợp sắc tố các sinh vật khác nhau và chuyển vào các giống hoa, tạo ra nhiều giống cho màu hoa mới lạ.

Cây trồng biến đổi gen ở Việt Nam

Ngày 5 tháng 10 năm 2011, tại Hội thảo quốc gia về cây trồng biến đổi gen ở Hà Nội, các nhà khoa học đã thảo luận trồng đại trà cây trồng biến đổi gen ở Việt Nam, cũng như các tác động tốt và xấu của nó tới đời sống, kinh tế và sức khỏe con người.

Ở Việt Nam, có ba cây trồng biến đổi gen đã hiện diện là lúa, ngô và bông Một tỷ lệ nhất định các sản phẩm biến đổi gen đã có mặt trong thức ăn chăn nuôi Song, các nhà quản lý, nhà khoa học hiện vẫn chưa nắm được có bao nhiêu diện tích, chủng loại cây biến đổi gen.

 Việt Nam đã tạo ra được một số dòng cây trồng biến đổi gen và hiện đang được đánh giá ở phòng thí nghiệm Muộn nhất là năm 2015, Việt Nam sẽ

có giống cây trồng biến đổi gen để đưa

ra trồng đại trà.

 Theo Viện Di truyền nông nghiệp (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam), Việt Nam đang khảo nghiệm 7 giống ngô biến đổi gen trên nền các giống ngô lai: C919, 30Y87, NK66 có khả năng kháng sâu bộ cánh vảy, sâu đục thân, chống chịu thuốc trừ cỏ

 Theo đó, nội dung khảo nghiện diện rộng bao gồm: đánh giá tác động của cây trồng biến đổi gen đối với đa dạng sinh học và môi trường thông qua điều tra đánh giá đa dạng quần thể sinh vật không chủ đích; đặc điểm nông sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất; hiệu quả kháng sâu, kháng thuốc trừ

cỏ của các giống khảo nghiệm so với cây trồng không biến đổi gen

Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Bùi

Bá Bổng, cho biết, những tác dụng tích cực của cây trồng biến đổi gen đã được chứng minh ở nhiều nước trên thế giới Tuy nhiên, việc ứng dụng những thành tựu khoa học này vừa là cơ hội và cũng là thách thức không nhỏ đối với các quốc gia, đặc biệt Việt Nam đang bước vào thời kỳ đầu của việc nghiên cứu, ứng dụng cây trồng biến đổi gen

Để phát triển cây trồng biến đổi gen, điều quan trọng là phải thiết lập hệ thống giám sát, quản lý rủi ro Chính sách phát triển của Việt Nam là nâng cao năng lực, đồng thời tranh thủ kinh nghiệm các nước đi trước và sự giúp đỡ của các tổ chức quốc tế.

IV Kết luận

Lý do thuyết phục nhất đối với công nghệ sinh học mà cụ thể

là cây trồng biến đổi gen đó là khả năng đóng góp của chúng trong các lĩnh vực

Nâng cao sản lượng cây trồng và do vậy góp phần đảm bảo an ninh lương thực, thức ăn gia súc và chất xơ trên toàn cầu

Bảo toàn sự đa dạng sinh học do đây là một công nghệ ít tiêu tốn đất có khả năng đem lại sản lượng cao hơn

Sử dụng một cách có hiệu quả hơn các yếu tố đầu vào đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững nông nghiệp và môi trường

Tăng khả năng ổn định sản xuất làm giảm những thiệt hại phải gánh chịu trong các điều kiện khó khăn

Cải thiện các lợi ích kinh tế và xã hội và loại bỏ tình trạng đói nghèo ở các nước đang phát triển

ỨNG DỤNG CHẤT CÓ HOẠT

TÍNH SINH HỌC CAO

Hiện nay, biện pháp thường được sử dụng trong công tác bảo vệ thực vật chống lại sâu bệnh là sử dụng các thuốc hóa học

Nhưng thuốc hóa học có nhiều nhược điểm như hiện tượng kháng thuốc của sâu bệnh, mặt khác lại gây ô nhiễm môi trường và nhiều chất độc tồn

dư trong sản phẩm có thể gây độc cho con người v.v…

Để khắc phục những nhược điểm trên thì việc sử dụng các chất có hoạt tính sinh học cao trong bảo

vệ thực vật vừa có tác dụng nhanh, dễ phân hủy,

có tính đặc hiệu cao, chỉ tiêu diệt một hoặc một

số sâu bệnh nhất định mà không ảnh hưởng đến các loài có ích khác và đặc biệt chất kháng sinh còn có khả năng ức chế các vi sinh vật đã kháng thuốc hóa học

Chất dẫn dụ giới tính côn trùng

học được các tuyến ngoại tiết của côn trùng tiết ra ngoài môi trường nhằm gây ảnh hưởng lên tập tính và sinh lý những cá thể khác cùng loài là sản phẩm ngoại tiết thực hiện nhiều chức năng đặc biệt của côn trùng

chất dẫn dụ giới tính côn trùng do trưởng thành cái tiết ra ở 159 loài (có 109 loài cánh vảy) và do trưởng thành đực tiết ra ở 53 loài

Đặc trưng của chất dẫn dụ giới tính của côn trùng

Phương tiện hiệu quả tập hợp các cá thể cùng loài nhưng khác giới tính đang ở xa nhau Chúng có hoạt tính sinh học rất cao, biểu hiện tác động chỉ ở một lượng rất nhỏ

Chất dẫn dụ giới tính tổng hợp thường có tác dụng hấp dẫn vài loài, nghĩa là tính đặc trưng thấp vì trong đó có thành phần chung cho một vài loài

Sử dụng bẫy có chất dẫn dụ giới tính theo hướng này là để hạn chế sự phát triển của sâu hại Biện pháp trực tiếp tiêu diệt sâu hại

Cơ sở của biện pháp là bẫy có chất dẫn dụ giới tính sẽ thu hút lượng lớn các cá thể bướm đực Mỗi bẫy cần khoảng 1 microlit và khoảng 100 bẫy/ha là phù hợp đối với các loài sâu hại nông nghiệp

Ứng dụng chất điều hoà sinh

trưởng côn trùng

Hoócmôn được hiểu là các chất có hoạt tính sinh

lý đặc biệt do tuyến nội tiết sinh ra, chuyển thẳng vào máu và tác động lên các cơ quan khác cũng như các quá trình sinh lý trong cơ thể tiết ra chất đó

Một số cây không bị côn trùng phá hại vì có chứa nhiều chất có hoạt tính như hoócmôn trẻ, hoócmôn lột xác (Slama et al., 1966; Takemoto et al., 1967)

Có 3 nhóm chất tương tự hoócmôn côn trùng:

chất tương tự hoócmôn trẻ (juvenoid)

chất tương tự hoócmôn lột xác(ekdizoid)

chất chống tác động của hoócmôn trẻ (precocene)

Có 3 nhóm chất tương tự hoócmôn côn trùng:

chất tương tự hoócmôn trẻ (juvenoid)

chất tương tự hoócmôn lột xác(ekdizoid)

chất chống tác động của hoócmôn trẻ (precocene)

Dimilin là chất có khả năng tác động đối với tất cả các giai đoạn phát triển cá thể của côn trùng

Đây là ưu thế của dimilin so với các chất tương tự hoócmôn trẻ khác

Dimilin ức chế quá trình sinh tổng hợp kitin có hiệu quả cao đối với sâu non tuổi nhỏ Dimilin có hiệu quả cao với sâu xanh bướm trắng

P brassicae, sâu xám bắp cải M brassicae, sâu xanh H armigera Dimilin có tác dụng diệt trứng các loài sâu hại rừng như O brumata

Giống kháng là nguồn đá tảng để phòng trừ sâu bệnh có hiệu quả

1.2 Vai trò của giống kháng

 Dùng giống kháng sâu bệnh vừa cho hiệu quả kinh tế cao, ít tốn kém chi phí, dễ áp dụng trong các điều kiện, các hoàn cảnh, mọi trình độ sản xuất Sử dụng giống kháng phù hợp với nguyên lý IPM, góp phần làm giảm đáng kể việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, tránh ô nhiễm môi trường, bảo vệ thiên địch, góp phần xây dựng nông nghiệp bền vững và sản xuất nông sản

an toàn

2 Cơ chế của tính kháng sâu bệnh hại của cây trồng.

2.1 Tính kháng sâu và côn trùng: được chia làm 4 nhóm: Không ưa thích; Kháng sinh; Chống chịu; Cơ chế tránh

-caroten Cơ chế không ưa thích

Ký chủ tạo ra sự không hấp dẫn cho sâu và côn trùng, chính

là sự không thích ứng cho việc tạo vùng sống và vùng đẻ trứng Kiểu kháng này hạn chế khả năng tấn công của sâu hại hoặc sự không chấp nhận tấn công

Vd: màu đỏ của lá lúa Crava không hấp dẫn rầy nâu

-caroten Cơ chế kháng sinh

Các chất kháng sinh có tác dụng kháng lại sự ăn cây chủ của sâu để bảo tồn sự phát triển và tái sinh của cây trồng Chất kháng sinh có liên quan đến: Thuộc tính hình thái; đặc tính sinh lý; đặc tính hóa sinh; có thể là tổng hợp của 3 đặc tính trên

Vd: Hàm lượng chất kháng sinh kích thích sinh dướng của cay trồng càng cao thì dễ nhiễm sâu hại hơn